Sonntag, 20 Februar 2022 16:39

Aufbau und Wirkungsweise von O-Ringen

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O-Ringe  O-Ringe  pixabay

O-Ringe dienen dem radialen oder axialen Abdichten zweier Bauteile. Der Name O-Ring leitet sich aus seinem kreisförmigen Korpus ab. Der Querschnitt ist üblicherweise ebenfalls ein Kreis, wenngleich es, je nach Anwendungsfall, auch Varianten mit ellipsoidem Profil gibt.

 

Wirkungsweise

Ihre Dichtwirkung basiert auf dem Prinzip der Flächenpressung. Dazu wird der O-Ring in einer Nut des einen Bauteils untergebracht. Je nach Erfordernissen steht dieser mehr oder wenig über. Das andere Bauteil presst den überstehenden Anteil des O-Rings zusammen. Dadurch werden die beiden Bauteile gegeneinander abgedichtet.

Statische Abdichtung

Bei diesen Anwendungen sind beide Bauteile, die durch den O-Ring voneinander abgedichtet werden sollen, fest miteinander verbunden. Die Dichtheit der Applikation wird über die Höhe der Flächenpressung realisiert. Unterstützend kann hierbei auch ein ellipsoider Querschnitt sein. Alternativ können einfache Flachdichtungen eingesetzt werden.

Dynamische Abdichtung

Bei dynamischen Anwendungen bewegen sich die beiden Bauteile zueinander. Hier sind Pneumatik- oder Hydraulikzylinder als Anwendungsfälle weit verbreitet und "Stand der Technik". Dabei befindet sich der O-Ring in einer Nut des Kolbens, der im Zylinder ein- und ausfährt. Der Antrieb erfolgt zum Beispiel über Druckluft. In diesem Fall muss der O-Ring die unterschiedlichen Drücke zwischen der belüfteten und der unbelüfteten Kolbenseite abdichten. Dies erfordert einerseits eine hohe Dichtwirkung und damit verbunden eine entsprechende Flächenpressung auf den O-Ring. Andererseits darf diese nicht so stark sein, dass sich die beiden Bauteile miteinander verklemmen. Im Gegenteil, die Flächenpressung muss für die Druckverhältnisse so optimiert sein, dass der Kolben sich schon bei geringen Drücken in Bewegung setzt. Hierdurch wird der sogenannte Stick-Slip-Effekt vermieden, der sich durch ein ruckendes Anfahren und Anhalten des Kolbens bemerkbar macht.

Materialien

Als Werkstoffe werden Elastomere aus Kautschuk oder Kunststoff verwendet. Ein Kriterium für die Materialauswahl ist zum Beispiel der erforderliche Elastizitätskoeffizient. Mit ihm lassen sich Flächenpressung und geometrische Verhältnisse der O-Ringe variieren und optimieren. Zudem ist deren Oberflächenhärte ein Maß für die Formstabilität der Dichtung. So wird verhindert, dass sich der O-Ring bei dynamischen Dichtvorgängen zwischen Kolben und Zylinderwand quetscht. Bei dieser Anwendung sind die Oberflächenrauigkeiten des Zylinders und des O-Rings ebenfalls von Bedeutung, um deren Reibung zu optimieren. Ein weiteres Merkmal ist die chemische Beständigkeit. Sie ist dem abzudichtenden Medium anzupassen. So ist zu unterscheiden, ob die Dichtung gegen Staub, Feuchtigkeit, Öl, Druckluft, Hydraulik oder anderes resistent sein muss.